STM32学习笔记-USART程序解释(原子)

USART程序分析
一 .H文件
#ifndef __USART_H
#define __USART_H
#include <stm32f10x_lib.h>
#include "stdio.h"
extern u8 USART_RX_BUF[64]; //接收缓冲,最大63个字节.末字节为换行符extern u8 USART_RX_STA; //接收状态标记
//如果想串口中断接收，请不要注释以下宏定义
//#define EN_USART1_RX 使能串口1接收
void uart_init(u32 pclk2,u32 bound);
#endif
解释：extern 作用域：如果整个工程由多个文件组成，在一个文件中想引用另外一个文件中已经定义的外部变量时，则只需在引用变量的文件中用extern关键字加以声明即可。

可见，其作用域从一个文件扩展到多个文件了。

例子：
文件a.c的内容：
#include <stdio.h>
int BASE=2; //变量定义
int exe(int x); //外部函数提前声明
int main(int argc, char *agrv[])
{
int a=10;
printf("%d^%d = %d\n",BASE,a,exe(a));
return 0;
}
文件b.c的内容：
#include <stdio.h>
extern BASE; //外部变量声明
int exe(int x)
{
int i;
int ret=1;
for(i=0;i<x;i++)
{
ret*=BASE;
}
return ret;
}
利用gcc工具编译gcc a.c b.c –o demo，再运行./demo，结果为2^10
= 1024。

其中，在a.c文件中定义BASE=2，在b.c中引用BASE时，需要用extern关键字声明其为外部变量，否则编译会找不到该变量。

二 .C文件
#include "sys.h"
#include "usart.h"
//加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)
//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
/* Whatever you require here. If the only are using is */
/* standard output using printf() for debugging, no */
/* is required. */
};
/* typedef’ d in stdio.h. */
stdout;
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
_sys_exit(int x)
{
x = x;
}
解释：一些支持的函数。

//重定义fputc函数
int fputc(int ch, FILE *f)
{
while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕
USART1->DR = (u8) ch;
return ch;
}
#endif
解释：最后这里就是定义printf的输出执行单元了,比如现在是串口1输出,如果你要串口2,那么设置USART1为USART2即可。

#ifdef EN_USART1_RX //如果使能了接收
//串口1中断服务程序
//注意,读取USARTx->SR能避免莫名其妙的错误
u8 USART_RX_BUF[64]; //接收缓冲,最大64个字节.
//接收状态
//bit7，接收完成标志
//bit6，接收到0x0d
//bit5~0，接收到的有效字节数目
u8 USART_RX_STA=0; //接收状态标记
void USART1_IRQHandler(void)
{
u8 res;
if(USART1->SR&(1<<5))//接收到数据
{
res=USART1->DR;
if((USART_RX_STA&0x80)==0)//接收未完成
{
if(USART_RX_STA&0x40)//接收到了0x0d
{
if(res!=0x0a)USART_RX_STA=0;//接收错误,重新开始
else USART_RX_STA|=0x80; //接收完成了
}else //还没收到0X0D
{
if(res==0x0d)USART_RX_STA|=0x40;
else
{
USART_RX_BUF[USART_RX_STA&0X3F]=res;
USART_RX_STA++;
if(USART_RX_STA>63)USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收
}
}
}
}
}
#endif
解释：
void USART1_IRQHandler(void)函数是一个串口1 中断响应函数，当串口1 发生了相应的中断后，就会跳到该函数执行。

这里我们设计了一个小小的接收协议：通过这个函数，配合一个数组USART_RX_BUF[64]，一个接收状态寄存器USART_RX_STA 实现对串口数据的接收管理。

USART_RX_BUF 的最大值为64，也就是一次接收的数据最大不能超过64 个字节。

USART_RX_STA 是一个接收状态寄存器其各的定义如下表：
设计思路如下：
当接收到从电脑发过来的数据，把接收到的数据保存在USART_RX_BUF 中，同时在接收状态寄存器（USART_RX_STA）中计数接收到的有效数据个数，当收到回车（0X0D，0X0A）的第一个字节0X0D 时，计数器将不再增加，等待0X0A 的到来，而如果0X0A 没有来到，则认为这次接收失败，重新开始下一次接收。

如果顺利接收到0X0A，则标记USART_RX_STA的第七位，这样完成一次接收，并等待该位被其他程序清除，从而开始下一次的接收，而如果迟迟没有收到0X0D，那么在接收数据超过64 个了，则会丢弃前面的数据，重新接收。

USART1->SR的第5位：
USART1->DR
通过上述分析，程序便可以理解。

//初始化IO 串口1
//pclk2:PCLK2时钟频率(Mhz)
//bound:波特率
//CHECK OK
//091209
void uart_init(u32 pclk2,u32 bound)
{
float temp;
u16 mantissa;
u16 fraction;
temp=(float)(pclk2*1000000)/(bound*16);//得到USARTDIV
mantissa=temp; //得到整数部分
fraction=(temp-mantissa)*16; //得到小数部分
mantissa<<=4;
mantissa+=fraction;
RCC->APB2ENR|=1<<2; //使能PORTA口时钟
RCC->APB2ENR|=1<<14; //使能串口时钟
GPIOA->CRH&=0XFFFFF00F;
GPIOA->CRH|=0X000008B0;//IO状态设置
RCC->APB2RSTR|=1<<14; //复位串口1
RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);//停止复位
//波特率设置
USART1->BRR=mantissa; // 波特率设置
USART1->CR1|=0X200C; //1位停止,无校验位.
#ifdef EN_USART1_RX //如果使能了接收
//使能接收中断
USART1->CR1|=1<<8; //PE中断使能
USART1->CR1|=1<<5; //接收缓冲区非空中断使能
MY_NVIC_Init(2,3,USART1_IRQChannel,2);//组2，最低优先级
#endif
}
解释：STM32的每个串口都有一个自己独立的波特率寄存器USART_BRR，通过设置该寄存器就可以达到配置不同波特率的目的。

其各位描述如下图所示：
前面提到STM32的分数波特率概念，其实就是在这个寄存器（USART_BRR）里面体现的。

USART_BRR的最低4位（位[3:0]）用来存放小数部分DIV_Fraction，紧接着的12位（位[15：4]）用来存放整数部分DIV_Mantissa，最高16位未使用。

这里，我们简单介绍一下波特率的计算，STM32的串口波特率计算公式如下：
上式中，是给串口的时钟（PCLK1用于USART2、3、4、5，PCLK2用于USART1）；USARTDIV是一个无符号定点数。

我们只要得到USARTDIV的值，就可以得到串口波特率寄存器USART1->BRR的值，反过来，我们得到USART1->BRR的值，也可以推导出USARTDIV的值。

但我们更关心的是如何从USARTDIV的值得到USART_BRR的值，因为一般我们知道的是波特率，和PCLKx的时钟，要求的就是USART_BRR的值。

下面我们来介绍如何通过USARTDIV得到串口USART_BRR寄存器的值。

假设我们的串口1要设置为9600的波特率，而PCLK2的时钟为72M。

这样，我们根据上面的公式有：
USARTDIV=72000000/（9600*16）=468.75
那么得到：
DIV_Fraction=16*0.75=12=0X0C;
DIV_Mantissa= 468=0X1D4;
这样，我们就得到了USART1->BRR的值为0X1D4C。

只要设置串口1的BRR寄存器值为
0X1D4C就可以得到9600的波特率。

当然，并不是任何条件下都可以随便设置串口波特率的，在某些波特率和PCLK2频率下，还是会存在误差的，具体可以参考《STM32参考手册》的第525页的表176。

接下来，我们就可以初始化串口了，需要注意的是这里初始化串口是按8位数据格式，1位停止位，无奇偶校验位的。

RCC->APB2ENR|=1<<14; //使能串口时钟
GPIOA->CRH|=0X000008B0;//IO状态设置
IO设置成上啦或下拉模式，一个输入一个输出。

RCC->APB2RSTR|=1<<14; //复位串口1
RCC->APB2RSTR&=~(1<<14);//停止复位
具体查看RCC->APB2RSTR寄存器的定义。

USART1->CR1|=0X200C; //1位停止,无校验位.
USART1->CR1|=1<<8; //PE中断使能
USART1->CR1|=1<<5; //接收缓冲区非空中断使能
参考控制寄存器1(USART_CR1) 参考手册496页。

MY_NVIC_Init(2,3,USART1_IRQChannel,2);//组2，最低优先级
USART1_IRQChannel是中断编号。

//#define USART1_IRQChannel ((u8)0x25) /* USART1 global Interrupt */。